1水和废水处理：活性炭吸附历史回顾及其与生物工艺的耦合1
1.1活性炭的历史1
1.2活性炭的应用概述2
1.3活性炭在环境污染领域的应用3
1.3.1活性炭在给水处理中的应用3
1.3.2活性炭在污水处理中的应用4
1.3.3活性炭在其他污染治理中的应用4
1.3.4吸附生化耦合技术在水处理中的应用5
1.3.5耦合技术对其他污染物的强化去除6
参考文献7

2水和废水处理中活性炭吸附基础9
2.1活性炭9
2.1.1活性炭制备9
2.1.2活性炭特性10
2.1.3活性炭种类11
2.2吸附11
2.2.1吸附类型12
2.2.2吸附影响因素13
2.2.3吸附动力学15
2.2.4吸附平衡和吸附等温线17
2.2.5单组分/多组分吸附19
2.3水和废水处理中的活性炭吸附反应器21
2.3.1PAC吸附器21
2.3.2GAC吸附器21
2.4活性炭再生与活化27
参考文献28

3活性炭吸附与生化降解耦合废水处理工艺31
3.1二级与三级处理：生化、吸附单体工艺向耦合工艺的发展31
3.1.1活性炭在二级处理工艺中的应用32
3.1.2活性炭在三级处理工艺中的应用33
3.2吸附和生化去除耦合作用机理34
3.2.1有机物的主要去除机理34
3.2.2有机物/生物质/活性炭间的主要反应39
3.2.3污染物特性对其表现及去除的影响43
3.3颗粒活性炭（GAC）与废水生物处理技术的耦合44
3.3.1GAC反应器在废水处理中的地位44
3.3.2GAC反应器的生物活性44
3.3.3GAC向BAC的转化45
3.3.4BAC反应器中的主要反应进程47
3.3.5BAC反应器的种类48
3.4PAC与废水生物处理技术的耦合49
3.4.1一级连续流好氧PACT工艺49
3.4.2序批式PACT工艺52
3.4.3厌氧PACT工艺53
3.5PAC/GAC膜生物工艺53
3.5.1膜生物反应器（MBR）53
3.5.2PAC-MBR工艺53
3.5.3生物膜GAC过滤工艺——BioMAC工艺54
3.6耦合工艺的特色54
3.6.1活性炭强化有机碳的去除55
3.6.2活性炭强化硝化作用55
3.6.3活性炭强化反硝化作用57
3.6.4活性炭对无机物的作用57
3.6.5活性炭强化厌氧处理效果57
3.6.6活性炭生物污泥的特点58
3.6.7PAC对膜生物反应器的作用58
3.7PACT和BAC污泥的再生61
参考文献62

4活性炭对特殊污染物和废水的生物处理：小试和中试研究69
4.1工业废水的处理69
4.1.1制药废水的处理69
4.1.2造纸及纸浆废水的处理70
4.1.3炼油及石油化工废水的处理71
4.1.4纺织废水的处理72
4.1.5其他工业废水的处理72
4.2特殊化合物的去除75
4.2.1挥发性有机物（VOCs）的去除75
4.2.2酚类化合物的去除77
4.2.3药品和内分泌干扰物(EDC)的去除79
4.2.4杀虫剂和多氯联苯（PCBs）的去除79
4.2.5优先控制污染物的去除80
4.2.6染料的去除80
4.2.7二级处理出水中有机污染物的去除80
4.2.8其他化合物的去除81
4.3垃圾渗滤液处理82
4.3.1PACT工艺处理渗滤液83
4.3.2PAC-MBR工艺处理渗滤液85
4.3.3BAC工艺处理渗滤液86
参考文献87

5活性炭吸附耦合生化处理工程案例94
5.1PACT工程案例94
5.1.1PACT处理工业废水95
5.1.2PACT处理生活与工业混合废水100
5.1.3PACT处理垃圾渗滤液101
5.1.4PACT处理受污染地下水102
5.1.5PACT生活污水深度处理102
5.1.6PACT处理受污染雨水103
5.2BAC工程案例——以回用为目的的BAC过滤工艺103
5.2.1回用于农业灌溉103
5.2.2回用于饮用104
5.2.3回用于非饮用目的的其他用途104
参考文献105

6吸附生物降解耦合工艺污水处理模型107
6.1生物活性的GAC吸附剂模型107
6.1.1引言107
6.1.2炭颗粒表面生物膜的传质反应过程107
6.1.3与基本工艺相关的吸附生物降解耦合的优点114
6.1.4GAC/BAC反应器模型方法116
6.1.5包括吸附和生物降解的BAC反应器模型127
6.2PACT工艺的模型130
6.2.1PACT工艺中的质量平衡130
6.2.2PACT工艺中PAC质量平衡131
6.2.3PACT工艺中基质去除模型133
参考文献136

7生物处理工艺中活性炭生物再生139
7.1生物再生机理139
7.1.1基于浓度梯度的生物再生139
7.1.2基于胞外酶反应的生物再生140
7.1.3基于微生物驯化的生物再生142
7.2离线生物再生142
7.3PACT和BAC系统中的同步生物再生143
7.4吸附可逆性对生物再生效果的影响144
7.5其他影响生物再生的因素145
7.5.1生物降解能力146
7.5.2基质的化学性质147
7.5.3活性炭粒径147
7.5.4活性炭的孔隙度148
7.5.5活性炭的活化方式148
7.5.6活性炭的物理表面性质148
7.5.7脱附动力学149
7.5.8活性炭与基质的接触时间149
7.5.9浓度梯度和活性炭饱和度150
7.5.10生物浓度150
7.5.11溶解氧浓度151
7.5.12微生物种类151
7.5.13微生物代谢产物151
7.5.14多种底物的存在152
7.6生物再生效果的测定153
7.6.1评估吸附再生的程度154
7.6.2吸附等温线法155
7.6.3吸附容量法156
7.6.4溶剂萃取直接测量法156
7.6.5吸附生物降解对比分析法156
7.6.6生物降解产物法157
7.6.7好氧呼吸测量法157
7.6.8SEM检测158
7.7厌氧/缺氧系统中的生物再生159
7.8活性炭生物再生模型159
7.8.1同步生物再生模型160
7.8.2单组分系统生物再生模型160
7.8.3多组分系统生物再生模型166
7.8.4离线生物再生模型167
7.8.5生物再生动力学模型167
参考文献168

8给水处理中活性炭吸附生物降解耦合技术175
8.1引言175
8.2水处理生化过程原理175
8.3水处理中有机物的重要性176
8.3.1采用有机碳表示有机物176
8.3.2测定天然有机物中的可生物降解组分177
8.3.3不可生物降解溶解性有机碳(non-BDOC或NBDOC)179
8.3.4依据分子大小和化学性质分离天然有机物179
8.4传统水处理对NOM的去除180
8.4.1NOM去除理论180
8.4.2NOM去除程度181
8.5给水处理中的活性炭技术181
8.5.1粉末活性炭(PAC)的投加181
8.5.2颗粒活性炭(GAC)过滤182
8.6生物活性炭(BAC)过滤182
8.6.1BAC过滤的历史182
8.6.2臭氧与BAC联合184
8.6.3BAC在水厂中的应用情况184
8.7水的吸附和生物降解性184
8.7.1原水NOM184
8.7.2臭氧对NOM特性的影响185
8.7.3水中有机物吸附性能和生物降解性能的确定187
参考文献192

9BAC过滤对NOM、营养元素和微污染物的去除196
9.1有机物去除196
9.1.1主要机理196
9.1.2穿透曲线196
9.1.3BAC滤池的生物再生201
9.2BAC过滤效果的主要影响因素202
9.2.1GAC与其他滤料的比较202
9.2.2GAC的类型202
9.2.3空床接触时间(EBCT)和水力负荷(HLR)203
9.2.4滤池反冲洗204
9.2.5温度204
9.2.6残留氧化剂204
9.3BAC滤池的运行效果：有机物去除205
9.4BAC滤池的运行效果：营养物去除210
9.4.1BAC滤池内的硝化作用210
9.4.2BAC滤池内的反硝化211
9.5BAC滤池对有机微污染物的去除212
9.5.1水中的有机微污染物212
9.5.2本底NOM和有机微污染物的竞争212
9.5.3有机微污染物在预载GAC中的吸附213
9.5.4GAC特性对吸附的影响213
9.5.5BAC过滤对有机微污染物的吸附和生物降解214
9.5.6BAC过滤对消毒副产物及前驱物的去除217
9.6BAC滤池对离子污染物的去除219
9.6.1硝酸盐去除219
9.6.2溴酸盐去除219
9.6.3高氯酸盐去除221
9.7PAC和GAC在生物膜工艺中的集成222
9.7.1直接投加PAC至膜生物反应器222
9.7.2BAC过滤后接膜生物反应器222
9.8GAC用于地下水生物修复223
9.9BAC滤池中的生物特性223
9.9.1BAC滤池的微生物生态学223
9.9.2BAC滤池内的生物膜生长控制224
9.9.3BAC滤池内生物量和生物活性的确定224
9.9.4采用传统技术和分子生物学技术测定微生物225
9.9.5出水的微生物安全性226
参考文献227

10给水处理厂BAC滤池应用实例236
10.1BDOC和AOC作为配水管网生物再生潜能指标的限值236
10.2BAC过滤工程案例236
10.2.1德国Mülheim水厂236
10.2.2荷兰阿姆斯特丹Leiden水厂237
10.2.3法国巴黎郊区水厂238
10.2.4加拿大魁北克Ste Rose水厂238
10.2.5瑞士Zürich-Lengg水厂239
10.2.6荷兰阿姆斯特丹Weesperkarspel水厂239
10.2.7澳大利亚维多利亚州3座水厂241
10.3评价臭氧和BAC过滤的新方法241
10.4水源为地下水的BAC工程实例242
参考文献243

11给水处理中的BAC过滤模型245
11.1基质去除和生物膜形成245
11.2BAC过滤模型246
11.2.1侧重滤池内生物降解过程的模型247
11.2.2吸附和生物降解工艺集成模型253
11.2.3微污染物去除模型描述256
参考文献258

12结论与展望261
12.1PACT和BAC在污水和给水处理中的应用综述261
12.2去除机理和微污染物消除的研究前景262
12.2.1污水处理262
12.2.2给水处理264
12.3活性炭生物再生的研究前景265
12.3.1活性炭类型的重要性265
12.3.2活性炭生物再生266
12.3.3BAC物化再生267

缩略语表269

致谢274

索引275